Erfolgreiche Teilnahme bei „Jugend forscht“

Johannes Schaffer, Klasse 10, gewinnt zwei Preise beim diesjährigen Wettbewerb

Jeder Benutzer eines Wohnmobils oder eines Wohnwagens kennt das Problem: Im entscheidenden Moment ist die Gasflasche mal wieder leer ! Denn ihr Füllstand ließ sich nur mühsam schätzen, weil der angelegte Mess-Streifen versagte. Wie wäre es denn, wenn man durch den Ton, der entsteht, wenn diese Gasflasche angeschlagen wird, ermitteln könnte, wieviel Gas sie noch enthält ?

Und mehr noch:Vielleicht ließe sich auf diese Weise auch ermitteln, WELCHES Gas – Propan oder Butan – sie enthält ?

Mit dieser Idee und ihrer technisch anspruchsvollen Umsetzung beschäftigte sich Johannes Schaffer, der in vielen Experimenten mit Gasflaschen, Sensoren und selbst geschriebenen Programmen wochenlang eine nahezu geniale Lösung austüftelte:

Er fand heraus, dass eine mit einem Schlegel angeschlagene Gasflasche zwar ein sehr komplexes Klangspektrum erzeugte, das man aber mithilfe eines anspruchsvollen mathematischen Verfahrens, der so genannten FFT – der (schnellen) „Fourier-Transformation“ aus der Grundschwingung samt dem reichhaltigen Obertonspektrum den Grundton herausfiltern konnte, der sich dann in Abhängigkeit zum Füllstand ändert – leider nicht einfach linear, aber immerhin auf einer logisch erscheinenden Messkurve.

Die praktische Umsetzung gestaltete sich schwierig: Auf einer Acrylglasplatte arbeitet ein kleiner Raspberry Pi 3B mit einem Relais und einem Elektromagneten zusammen. Ein Mikrofon nimmt die Schwingungen auf, ein Python-Programm und Octave (ein Open-Source-MatLab-Klon) steuern die Peripherie und übernehmen softwaremäßig die Audioaufnahme und Messauswertung.

Das fertige Gerät als Prototyp

Betreut von Christoph Günschmann, den das gesamte Experiment sehr faszinierte, bewarb sich Johannes Schaffer beim Jugend forscht-Wettbewerb 2018 und gewann auf Anhieb den zweiten Preis in der Sparte „Mathematik und Informatik“ und einen Sonderpreis der Industrie.

Besuch von der Prüfungskommission

Wir gratulieren Johannes herzlich zu seinem tollen Erfolg und wünschen ihm weiterhin so ein brennendes Interesse an naturwissenschaftlichen Themen – wie man hört, will er auch im nächsten Jahr wieder teilnehmen.